研究表明,早期宇宙的大质量星系中恒星形成的气体非常少

早期宇宙中的大质量星系应该含有大量冷分子气体,这是形成恒星所需的燃料。但是来自阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)和美国宇航局/欧洲航天局哈勃太空望远镜的新观测表明,这些星系在早期几乎没有尘埃,取而代之的是很少的分子气体;这意味着早期的星系关闭了恒星的形成,因为它们的分子气体储藏库被迅速耗尽或移除。

这张星系团MACSJ 0138的合成图像显示了来自ALMA和哈勃的数据。图片来源:ALMA/ESO/NAOJ/NRAO/S.Dagnello,NRAO/STScI/Whitaker等.

这张星系团MACSJ 0138的合成图像显示了来自ALMA和哈勃的数据。图片来源:ALMA/ESO/NAOJ/NRAO/S.Dagnello,NRAO/STScI/Whitaker

马萨诸塞大学阿默斯特分校(University of Massachusetts, Amherst)的天文学家凯特·惠特克(Kate Whitaker)博士说,“宇宙中质量最大的星系生活得又快又快,它们在非常短的时间内创造了恒星。”

“气体,恒星形成的燃料,在宇宙早期应该是丰富的。”

“我们最初认为,这些被淬灭的星系在大爆炸后的几十亿年就刹车了。”

“在我们的新研究中,我们得出的结论是,早期的星系实际上并没有踩刹车,而是在空驶。”

惠特克博士和她的同事利用阿尔玛和哈勃观测到六个强透镜星系:MRG-M134115、MRG-M013816、MRG-M212917、MRG-M015016、MRG-M045418和MRG-M142318。

这项研究是分解静态放大(安魂曲)星系调查的一部分,该调查使用了巨大的前景星系团作为自然望远镜。

观测结果显示了目标星系的连续发射——一种尘埃的示踪——在毫米波长,这使得作者可以推断出星系中的气体量。

研究小组发现,这些星系中恒星形成的停止并不是由冷气体转化为恒星的突然低效引起的。相反,它是星系中气层耗尽或移除的结果。

亚利桑那大学的天文学家Christina Williams博士说:“我们还不清楚为什么会发生这种情况,但可能的解释是,要么是为银河系提供的主要气体供应被切断,要么是一个超大质量黑洞正在注入能量,从而使星系中的气体保持热。”

“从本质上说,这意味着星系无法补充燃料,因此无法重启产生恒星的引擎。”

尽管天文学家现在知道这些星系是空的,并且有某种东西阻止它们重新注满水箱,也阻止它们形成新的恒星,但这项研究只是一系列关于早期大质量星系究竟是什么形成的研究中的第一个。

惠特克说,“我们还有很多东西要了解,为什么最庞大的星系在宇宙中形成得这么早,为什么在它们可以轻易获得这么多冷气体的时候,它们停止了恒星的形成。”

“这些宇宙巨兽在大约10亿年内形成了1000亿颗恒星,然后突然关闭了它们的恒星形成,这一事实本身就是一个我们都想解开的谜,安魂曲提供了第一条线索。”

团队的后果出现在杂志上自然

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惠特克.2021.由于缺乏流入星系的气体而导致恒星形成的熄灭。自然597, 485-488; 内政部:10.1038/s41586-021-03806-7

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